JP4217022B2 - 水溶性有機溶剤の精製方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶性有機溶剤の精製方法に関する。さらに詳しくは炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留において抽出溶剤として使用された、炭素数8〜13の炭化水素化合物である不純物を含む水溶性有機溶剤の精製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留では、一般に、抽出溶剤として水溶性有機溶剤が循環使用される。しかし、場合によっては抽出蒸留の運転中に、溶剤中に炭素数8〜13の炭化水素化合物の不純物が蓄積し、その結果、蒸留塔内で泡が発生(フォーミング)し、運転が不安定になるというトラブルが生じる。そこで、上記トラブルを回避するために、上記不純物が蓄積した水溶性有機溶剤から不純物を除去して、水溶性有機溶剤を使用前の安全運転可能な状態へ戻す必要がある。
【0003】
上記不純物を除去するための方法として、蒸留による除去が考えられる。しかし、蒸留による除去は、不純物の濃度は低減されるものの、フォーミング性の改善が不十分である。
【0004】
一方、特開平8−224404号公報には、水不溶性の不純物を含む水溶性溶剤に水を添加し、不純物を層分離させて除去する方法が記載されている。この公報の実施例1〜3によれば、処理された溶剤に含まれる不純物(油分)の含量は1重量%である。しかし、炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留において、泡の発生を回避するためには、溶剤に含まれる不純物の濃度を0.1重量%以下に低減する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、処理後の溶剤における不純物の濃度をさらに低下させ、かつ泡の発生を抑制すべく鋭意検討した結果、不純物を含む水溶性溶剤に水を添加して不純物を除去する方法において、特定の水溶性溶剤を選択し、かつ添加される水の量を最適化することにより、上記問題が解決できることを見出した。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下に述べる、水溶性有機溶剤の精製方法を提供するものである。
【0007】
すなわち、沸点が200℃以上である水溶性有機溶剤に含まれる不純物を該水溶性有機溶剤から分離して、該水溶性有機溶剤を精製する方法において、該不純物が炭素数8〜13の炭化水素化合物であり、該水溶性有機溶剤と該不純物との混合系に該混合系に対して15〜45体積%の水を添加混合して水相と油相に分離し、次いで、分離された水相を、100mmHg以下の減圧下、200℃未満の温度での蒸留に付して水相から水分を除去することを含む、水溶性有機溶剤の精製方法を提供する。
【0008】
本発明の好ましい実施態様では、水溶性有機溶剤が、N−ホルミルモルホリン、スルホラン、N−メチルピロリドンまたは2−ピロリドンである。
【0009】
【発明の実施の形態】
本明細書において、「フォーミング性」とは、生じる泡の量および生じた泡が消えるまでの時間の両方を意味する。
【0010】
水溶性有機溶剤
本発明における水溶性有機溶剤は200℃以上の沸点を有し、好ましくは220℃以上の沸点を有する。具体的には、N−ホルミルモルホリン、スルホラン、N−メチルピロリドンおよび2−ピロリドンが挙げられ、特にN−ホルミルモルホリンが好ましい。
【0011】
不純物
本発明方法において除去されるべき不純物は、炭素数8〜13の炭化水素化合物、特に、オレフィンの二量体および芳香族化合物を包含する。具体的には、炭素数4〜7のオレフィンが2量化したもの、およびベンゼンに炭素数4〜7のオレフィンが結合したものが挙げられる。オレフィンとしては、上記炭素数を有する種々のものが挙げられ、直鎖状でも分岐状でもよく、具体的には、例えば、メチルペンテンが挙げられる。また、不純物は、上記オレフィンの2重結合、ベンゼン環上の2重結合及びベンゼン環に結合したオレフィンの2重結合が水素添加されていてもよい。
【0012】
水
添加される水の量は、水溶性有機溶剤と不純物の混合系に対して15〜45体積%であり、好ましくは20〜40体積%である。この水の添加により、不純物の分離が容易にされる。水の量が下限未満では、不純物の除去が十分でなく、従って、フォーミング性も改善されない。一方、上限を超えると、水の混合時にエマルジョンを生じて相分離が困難となるため、不純物の除去が不十分となり、溶剤のロスも多くなる。
【0013】
精製方法
まず、不純物を含む水溶性有機溶剤に所定量の水を添加混合して、水相と油相とを形成させる。水相は、水溶性有機溶剤および水を主成分として含み、油相は、不純物を主成分として含む。次いで、上記水相を油相から分離する。相分離方法としては、通常の油水分離法が使用され、例えば、デカンテーションなどが挙げられる。
【0014】
上記相分離によって得られた水相は減圧蒸留に付されて、水が分離される。減圧蒸留は、100mmHg以下の減圧下、200℃未満の温度(ボトム温度)で行なわれる。好ましくは80mmHg以下の減圧下、180℃以下の温度で行われる。温度が200℃以上であると、溶剤の加水分解が生じるので好ましくない。
【0015】
こうして精製された水溶性有機溶剤は、不純物濃度が0.1重量%以下であり、かつ新鮮な水溶性有機溶剤と同程度のフォーミング性を有する。従って、炭化水素混合油からの芳香族炭化水素類の抽出蒸留において、十分再使用可能である。
【0016】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。
【0017】
実施例
1.相分離
ガソリンからのベンゼンの抽出蒸留における溶剤として使用された、炭素数8〜13の炭化水素類1.25重量%を含有するN−ホルミルモルホリン100体積部に、下記表1に示す種々の量の水を添加し、振とう・混合した後、静置した。その結果、2層に分離した。上層の油相をデカンテーションで分離し、得られた水相について、不純物濃度の測定およびフォーミング性(泡の量および泡が消えるまでの時間)の評価を行なった。その結果を、処理前の評価結果と共に、下記表1に示す。なお、不純物濃度は、ガスクロマトグラフィーにより測定した。また、フォーミング性の評価は、JIS法に基づき、600ml/分で空気を吹き込むことにより行なった。
【0018】
【表1】
*新鮮なN−ホルミルモルホリンのフォーミング性評価における泡の量は20ml以下であり、泡が消えるまでの時間は10秒以下であった。
【0019】
上記表1から明らかなように、水の添加量が本発明の範囲内である実験BおよびCでは、処理後の不純物の濃度が0.1重量%以下であり、フォーミング性も良好であった。一方、水の添加量が10体積%である実験Aでは、不純物濃度の低下が十分でなく、フォーミング性も改善されなかった。また、水の添加量が50体積%である実験Dでは、水の混合時にエマルジョンが生じて相分離が困難であったため、不純物の分離が不十分あり、溶剤のロスも多かった。
【0020】
2.脱水
上記実験Cの相分離で得られた水相を、5段のガラス製蒸留装置を用いて、下記表2に示す種々の条件下で脱水を行なった。脱水後の水分量、溶剤の純度および溶剤のロスの測定結果を下記表2に示す。なお、水分量はカールフィッシャー法により定量した。
【0021】
【表2】
*新鮮なN−ホルミルモルホリンの水分量は0.2重量%以下である。
【0022】
上記表2から明らかなように、100mmHg以下の減圧下、200℃未満のボトム温度で蒸留を行った実験3および4では、新鮮なN−ホルミルモルホリンの水分量と同程度に水が除去された。一方、ボトム温度が200℃である実験2では、水の除去が十分でなく、また、ボトム温度が240℃である実験1では、N−ホルミルモルホリンの加水分解が生じたため、脱水後の溶剤の純度が低下し、溶剤のロスも多かった。
【0023】
【発明の効果】
本発明方法によれば、使用された、不純物を含む水溶性有機溶剤の不純物濃度が十分低下され、かつフォーミング性が改善されるため、再使用可能な水溶性有機溶剤が得られる。
Claims (2)
- 沸点が200℃以上である水溶性有機溶剤に含まれる不純物を該水溶性有機溶剤から分離して、該水溶性有機溶剤を精製する方法において、該不純物が炭素数8〜13の炭化水素化合物であり、該水溶性有機溶剤と該不純物との混合系に該混合系に対して15〜45体積%の水を添加混合して水相と油相に分離し、次いで、分離された水相を、100mmHg以下の減圧下、200℃未満の温度での蒸留に付して水相から水分を除去することを含む、水溶性有機溶剤の精製方法。
- 水溶性有機溶剤が、N−ホルミルモルホリン、スルホラン、N−メチルピロリドンまたは2−ピロリドンである、請求項1記載の方法。
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